陶瓷刀具与涂层高速钢刀具的开发

现代陶瓷刀具材料大多数为复合陶瓷。陶瓷刀具材料的品种、牌号很多，按其主要成分大致可分为氧化铝系和氮化硅系，其具有高速切削所需的物理机械性能。陶瓷刀具具有很高的硬度与耐磨性，一般硬质钢刀具的硬度在90～93HRA，而陶瓷刀具的常温硬度达92～95HRA。由于其硬度高，所以耐磨性有较大提高，刀具耐用度比硬质合金高几倍。同时它拥有很高的化学稳定性，其抗氧化温度为1750℃，而硬质合金为800℃，高速钢仅为550℃。还具有抗弯强度和断裂韧性，陶瓷的抗弯强度一般为900～1000 MPa，Al2O3基陶瓷抗弯强度为1000～1200 MPa，Si3N4基陶瓷不仅强度高.而且强度的可靠性大。疲劳强度也高，可以获得相当稳定的使用寿命。Si3N4基陶瓷有良好的断裂韧性，高速切削时不易产生裂纹。它与金属的亲和力极小。即使在熔化温度下与钢也不相互反应，具有良好的抗粘结、扩散、氧化磨损能力；有较低的摩擦系数，可得到良好的表面粗糙度。陶瓷刀具在高速切削领域表现出优良的性能，在高速切削加工中占据了举足轻重的地位，其发展空间非常大。随着各种新型陶瓷刀具材料的使用，必将促进高效机床及高速切削技术的发展，而高效机床及高速切削技术的推广与应用，又进一步推动陶瓷刀具的使用。 

刀具涂层技术自从问世以来，对刀具性能的改善和加工技术的进步起着非常重要的作用，涂层刀具已经成为现代刀具的标志.在刀具中的比例已超过50%。涂层刀具是在韧性较好刀体上，涂覆一层或多层耐磨性好的难熔化合物，它将刀具基体与硬质涂层相结合，从而使刀具性能大大提高。涂层刀具是在具有高强度和韧性的基体材料上涂上一层耐高温、耐磨损的材料。涂层材料及基体材料之间要求粘结牢固、不易脱落。涂层刀具可以提高加工效率、提高加工精度、延长刀具使用寿命、降低加工成本。根据涂层方法不同，涂层刀具可分为化学。 

气相沉积(CVD)涂层刀具和物理气相沉积(PVD)涂层刀具。涂层硬质合金刀具一般采用化学气相沉积法，沉积温度在1000℃左右。涂层高速钢刀具一般采用物理气相沉积法，沉积温度在500℃左右；根据涂层刀具基体材料的不同，涂层刀具可分为硬质合金涂层刀具、高速钢涂层刀具、以及在陶瓷和超硬材料(金刚石和立方氮化硼)上的涂层刀具等。在21世纪初，涂层刀具的比例将进一步增加，有望在技术上进一步突破涂层技术，这将全面提高加工黑色金属的切削水平。此外，纳米级超薄超多层和新型涂层材料的开发应用的速度将加快，涂层将成为改善刀具性能的主要途径。 

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资料来源：东莞市弘超模具科技有限公司结构钢事业部